常娜娜
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【嵌牛导读】：如果你关注最新的科技资讯，那么想必一定听说过英特尔最新推出的傲腾内存，这款被媒体称之为“黑科技”的最新产品，自推出之初便受到了广泛关注。
【嵌牛鼻子】：傲腾内存 、3D XPoint技术
【嵌牛提问】：傲腾内存给PC性能带来了怎样的改变呢？3D XPoint是一种怎样的存储技术？
【嵌牛正文】：
关于英特尔傲腾内存，各方不同的解读也为这款产品增添了些许神秘色彩，我们在惊叹傲腾内存给整机性能带来的巨大提升的同时，对这款产品的本质与工作原理也产生了极大的兴趣，那么傲腾内存究竟是怎样一款产品？它又给PC性能带来了怎样的改变呢？
想要弄清上面这些问题，我们首先还是要对傲腾内存有一个初步的了解。
实际上，英特尔傲腾内存是一套完整的系统加速解决方案，它通过基于3D XPoint的英特尔傲腾技术，以及英特尔快速存储技术驱动程序，在不影响存储容量的情况下提供更高的性能和响应能力。
简单概括来说，傲腾内存就是基于3D XPoint技术打造的，可以为硬盘提速的缓存设备。其主要作用是给传统机械硬盘提速，让HDD用户可以感受到SSD般的使用体验。在稳定性和性价比等方面，傲腾内存有着一定优势。
此外，之所以称其为内存，是因为它是利用新的内存介质将信息存储到与处理器更近的位置，这与系统DRAM内存的功能十分相似。傲腾内存可以和普通内存串联成一个虚拟驱动器，并使用智能软件(英特尔®快速存储技术)来加速PC的性能和响应速度。
▲英特尔傲腾内存
当然，如果单纯从产品形态的角度来看，傲腾内存就是3D XPoint和快速存储技术所组成的M.2接口模块。其中的3D XPoint可以说是傲腾内存中的关键技术，也是傲腾内存能够提升PC性能的根本原因。
一、3D XPoint
3D XPoint是一种由英特尔和镁光科技共同推出的非易失性存储技术，英特尔将该技术称为Optane，而美光则称其为QuantX。
这个技术可以说是25年来存储技术的革命性突破，其速度和耐用性都是目前NAND闪存的1000倍。在低延迟方面，3D XPoint更是NAND闪存的千分之一，DRAM的十倍，这尤其突显了其可以进行高IO操作的能力。
▲3D XPoint
此外，虽然本质上都是3D XPoint技术，但英特尔的Optane和美光的QuantX其实是两种不同的发展走向。英特尔的Optane适用于数据中心和台式PC，旨在加速数据访问，同时实现经济实惠的存储容量价格。
比如面向数据中心的英特尔Optane SSD——DC P4800X，拥有超高速、低延迟、寿命长的特点，并且推出之后便被国内两大互联网公司阿里巴巴和腾讯率先部署。
二、内存和硬盘的区别
在介绍3D XPoint之前，我们首先要了解一下易失性存储器和非易失性存储器的概念。
易失性存储器(Random Access Memory，RAM)：电源开启时资料存在，电源关闭则资料立刻流失，例如：SRAM、DRAM、SDRAM、DDR-SDRAM等；非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)：电源开启时资料存在，电源关闭资料仍然可以保留，例如：ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM、FRAM、MRAM、RRAM、PCRAM等。
我们常说的内存和硬盘，则分别是易失性存储器和非易失性存储器中典型的代表，二者之间的区别主要体现在断电后数据的处理上，在把电源关闭后，内存中的数据通常不会保留，而对于硬盘而言，即便是关掉电源，硬盘中的数据也不会消失。
但比起处理器的信息吞吐能力，硬盘的速度可以说不值一提，如果处理器运算所需要的数据如果直接从硬盘中获取，时间显然会比较久。
而内存作为二者之间的桥梁，比CPU直接去抓硬盘数据快很多。如果CPU是火箭的话，那么缓存就像是飞机，内存是火车，硬盘则像是轮船。不过，内存虽然处理数据的速度比硬盘快，但断电之后数据会消失，而且价格也比硬盘贵，这使得人们不得不寻求一种更加合理的解决方案。
▲不同存储器之间的性能差异
三、DRAM、NAND、3D XPoint
在上文中提到，DRAM（内存）和NAND（硬盘）是比较常见的存储器技术，尽管二者已经诞生了几十年，但DRAM和NAND的基础性物理运作机制并没有发生太多改变，在技术层面都存在着一定局限。
● DRAM
DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存取存储器，是最为常见的系统内存。由于DRAM只能将数据保持很短的时间，因此为了保持数据，DRAM所使用的电容存储必须隔一段时间刷新一次。
DRAM通过MOS管的栅电容上的电荷来存储信息，一旦掉电信息会全部的丢失，由于栅极会漏电，所以每隔一定的时间就需要一个刷新机构给这些栅电容补充电荷，并且每读出一次数据之后也需要补充电荷，这也是其被称为动态随机存储器的主要原因。
DRAM的特点是延迟低、寿命长。但核心问题是易失性，需要不停的供电，断电存储数据就会消失。
▲DRAM
● NAND
NAND(NAND Flash Memory)是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品，NAND也在向着降低每比特存储成本、提高存储容量的目标发展。
NAND主要是利用浮置栅极上的电容存储电荷来保存信息，因为浮置栅不会漏电，所以断电后信息仍然可以保存。另外，它的结构相对简单，集成度较高，所以容量可以很大。
从寿命上来说，NAND是有平均读写次数的寿命的，即使是SLC NAND颗粒，其寿命也远远不及DRAM；同时受制于存储原理，NAND的延迟较高。
▲NAND
●再谈3D XPoint
我们在文章开始就说过，3D XPoint是一种非易失性存储技术，它将原本平面化的NAND闪存结构变成了立体结构。
在立体结构中，存储容量将不再单纯受芯片平面面积大小的影响，同样的芯片面积上可以容纳更大的数据吞吐量。同时，与NAND相比，3D XPoint拥有更加出色的性能和耐久，价格方面也处在DRAM和NAND之间。
另一方面，在生产工艺一定的前提下，单位面积里容纳的存储空间总是有限的，3D XPoint?通过立体闪存堆叠技术，让在单位空间内可以容纳下更大容量的存储空间。如果说每一个单位的NAND闪存就是一栋平房，那么3D XPoint可以说是直接在地基上建造的摩天大楼。
▲3D存储结构
除了立体化的存储结构，3D XPoint在立体化空间里排布也有所不同，它由选择器与内存单元共同构成，数据存储在交叉叠起的字线和位线之间，在字线与位线之间提供特定电压会激活单一选择器，使存储单元进行写入或者读取。
当数据需要读取时，字线和位线可以检测某个存储单位的电阻值，根据其电阻值来反馈数据存储情况。
▲交叉阵列结构
同时，3D XPoint是一项以电阻为基础的存储技术成果，其通过改变单元电阻水平来区分0与1。这与NAND通过以浮置栅极是否带电来表示1或0是极为不同的。
同时，NAND由block(块)构成，block的基本单元是page(页)，NAND的page进行一次编程才能存储1bit数据，而且擦除操作要在block层级进行操作；
而在3D XPoint中，基础访问单位是bit，数据以bit的形式存储在Memory Cell中，一个Memory Cell可存储1bit数据，这样操作更加简单，搭配合理高效的选择器（Selector），可以带来更高的性能和更低的功耗水平。
▲Memory Cell和Selector
▲3D XPoint工作原理
3D XPoint可以说是自NAND推出以来最具突破性的一项存储技术，也被看作是存储产业的一个颠覆者。3D XPoint拥有与NAND类似的容量以及接近DRAM的性能。
与NAND相比，3D XPoint的速度更快，是NAND的1000倍左右，同时拥有更加持久的使用寿命；与DRAM相比，3D XPoint的成本只有DRAM的一半，存储密度却是传统存储的10倍；正是得益于这些优势，该技术可以广泛应用在游戏、媒体、金融等领域，未来具有广阔的应用前景。
四、英特尔傲腾内存的意义
从以上对比中可以发现，DRAM和NAND之间的速度差距已经相差了一个数量级，DRAM通常只有十几纳秒的延迟，而NAND的延迟则达到了一百微秒，它们之间的性能差异是非常明显的。
实际上，DRAM和NAND之间的性能鸿沟已经成为了影响用户体验的主要瓶颈，这也是用户更换SSD后可以明显获得更好PC应用体验的主要原因。
当然，3D XPoint并不会彻底取代DRAM和NAND的技术，它只是计算机存储中的一个新层级，可以增强目前存储结构体系的性能表现。
就傲腾内存而言，基于3D XPoint的傲腾内存反而与NAND形成了互补，弥补了内存与硬盘之间的性能差距，傲腾内存的形态也接近于二者之间的定位。
如果将傲腾与处理器、内存、硬盘之间的关系进行类比，就像很多人说的那样，在传统纯靠人工搬运的时代，内存这个“搬用工”经常要在“包工头”CPU和“仓库”硬盘之间进行货物运输；
而进入到机械管理时代，“搬运工”内存不再像之前那样进行货物传输，通过傲腾内存这个小而快的“货车”，“搬用工”不仅提升了工作效率，而且更加“省时省力”。
傲腾内存作为一套完整的PC整体加速方案，对PC整体性能的提升是显而易见的。相比于普通SSD，傲腾+机械硬盘的组合，在稳定性、使用寿命以及大容量存储上，傲腾内存具有明显的性价比和体验优势。
当然，从投资者的角度来看，傲腾内存也是一种高效稳妥的投入方案，即使未来有升级大容量硬盘的需要，傲腾也依然可以支持。
